粘胶基石墨烯织物的性能研究及功能化

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如今,民众对于纺织品性能的要求越来越高,功能改性纺织品成为主流,而利用石墨烯改性织物便是其中一种,它可以提高织物的抗菌、导电、远红外、防紫外等性能。本文将粘胶基石墨烯纱线和普通粘胶纱线分别制备成织物,比较两种织物性能差异,并对粘胶基石墨烯织物分别进行不锈钢丝改性、蒸发镀膜改性,测试改性后织物性能变化,同时探讨石墨烯处理方式对织物性能影响。分别测试粘胶基石墨烯织物和普通粘胶织物性能,发现粘胶纤维经石墨烯改性后,其防辐射、防紫外、导电、抗静电、拉伸、耐磨、弯曲性能改善,透气性能下降。其中防紫外与耐磨性能分别提升6倍和10倍;防辐射性能提高有限,屏蔽效能维持在5dB。用不锈钢丝改性粘胶基石墨烯织物。讨论了不锈钢丝并捻含量(7%~20%)和并捻纱排列密度对织物性能的影响,结果表明:随着不锈钢丝含量增加,织物导电、防紫外、抗静电和透气性能提高,耐磨性能降低,纬向抗弯刚度增大,纬向拉伸断裂强力和断裂伸长率减小,经向抗弯刚度和拉伸断裂伸长率减小,经向拉伸断裂强力增大。加入不锈钢丝显著提升防辐射性能,并捻含量变化对防辐射性能影响小。纱线中不锈钢丝含量为7%时,织物综合性能最佳;当不锈钢丝含量为7%时,随排列密度增大,织物防辐射性能显著提升,纬纱全是并捻纱时屏蔽效果最佳,基本高于20dB,导电性能提升显著,经向电阻低于纬向电阻,抗静电性能变化小,防紫外性能小幅提升。经纬向拉伸断裂强力和伸长率降低,纬纱全是并捻纱时拉伸性能最好。耐磨性能小幅下降,但最差也达普通粘胶织物6倍,经向抗弯刚度减小,纬向抗弯刚度增大,透气性能明显提高,纬纱皆为并捻纱线时透气率与普通粘胶织物相当。综合来说,当粘胶基石墨烯/不锈钢丝纱线中的不锈钢丝并捻含量为7%且经纬向全为并捻纱时,织物整体性能最好,其中防辐射性能优异。将氧化石墨烯(GO)热还原于普通粘胶织物和粘胶基石墨烯织物上,对比三种石墨烯改性方法(功能纱线制备织物、织物功能后整理、功能纱线制备织物与织物功能后整理复合)对织物性能的影响,讨论了GO的含量对性能的影响。结果表明:经石墨烯改性后,普通粘胶织物和粘胶基石墨烯织物的经纬向电阻率下降。GO含量大于0.3g/L时,普通粘胶织物和粘胶基石墨烯织物防紫外性能显著提升,普通粘胶织物的抗静电性能提高,粘胶基石墨烯织物的抗静电性能几乎不变。GO含量大于0.6g/L时,粘胶基石墨烯织物的防电磁辐射性能不再提高;GO含量为0.6~0.9g/L时,普通粘胶织物的导电性能与未整理的粘胶基石墨烯织物相当。GO含量为0.9~1.2g/L时,普通粘胶织物的防电磁辐射性能与未整理的粘胶基石墨烯织物相当。GO含量为1.2g/L时,普通粘胶织物抗弯刚度和未整理的粘胶基石墨烯织物相当,普通粘胶织物的透气性能仍高于未整理的粘胶基石墨烯织物。随GO含量的增加,普通粘胶织物拉伸断裂强力先减小后增大,粘胶基石墨烯织物拉伸断裂强力增大,两种织物的断裂伸长率减小,而织物的抗弯刚度增大,透气性能降低。GO的含量对两种织物的耐磨性能影响很小。用真空蒸发镀膜技术制备金属镀膜粘胶基石墨烯织物,讨论不同膜材对织物性能的影响,结果表明:织物上沉积金属银、铜、铝后,三种镀膜织物电阻率不同程度下降,抗静电性能显著提高,但镀银、镀铜、镀铝织物的抗静电性能接近;防电磁辐射性能上升,由高往低为镀银、镀铜、镀铝织物,但防护能力仍较低;防紫外性能上升,由高到低为镀铝、镀银、镀铜织物;金属镀后,织物拉伸断裂强力和抗弯刚度提高,拉伸断裂伸长率基本不变。透气性能小幅下降,三种镀膜织物透气率接近;粘胶基石墨烯织物亲水,金属镀改性后拒水性能显著提高,由高到低为镀铝织物、镀银织物、镀铜织物。
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